ASTM标准助推轻型运动航空器产业腾飞

作者：JAMES STEPHENSON，DEBORAH STEPHENSON

本文论证了在新的轻型运动航空器领域，ASTM国际标准不论在成本还是在生产过程上，都可为该领域带来巨大利益，由ASTM 技术委员会F37《轻型运动航空器》为该行业制订的轻型运动航空器标准，支撑起一个新的产业，这个产业是超轻型和轻型通用航空工业相结合的产物。这些标准是由美国航空管理局于2004年9月发布的运动航空器飞行员和轻型运动航空器法规演变而来的。
在新的LSA（轻型运动航空器）法规成型前，LSA协会求助ASTM国际标准组织制订标准框架，为LSA的设计、制造和维护奠定坚实的基础。这些轻型运动航空器标准是ASTM、FAA（美国航空管理局）、产业界、相关用户和潜在客户共同努力的产物，这是第一次用协商一致标准规范航空器资质。考虑到以前（法规）制定的高成本和时间滞后，这种努力所取得的成就是值得人们去关注的。

这些轻型运动航空器标准是ASTM、FAA（美国航空管理局）和产业界、相关用户和潜在客户共同努力的产物，这是第一次用协调一致标准规范航空器资质。

使用私营部门的标准体系
      在ASTM制定LSA协商一致标准之前，美国航空管理局依据14 CFR中的第21部分作为首选标准认证航空器，甚至包括轻型航空器。根据美国航空管理局的文件，认证一个航空器机型的费用大概在2,000万美元左右，而且如果按照美国航空管理局14 CFR中第21部分法规，费用可能会更多。因为第21部分的认证方法需要测试更多硬件，有更多的测试环节，花费更多的劳动力成本，这对于复杂度降低的轻型运动航空器来说费用太高了。大型班机的认证标准对于轻型和相对慢速的运动航空器来说是没有意义的。
      ASTM国际标准组织与美国航空管理局和民航协会（the aviation community）结盟，制定出一系列标准。这些标准规范了六种不同型号航空器的以下方面：设计与性能、质量控制、持续适航、所需信息、产品验收试验和维修手册。这些标准为航空器的生产提供了一种全新的方法，并且与其形式和功能相一致。ASTM 技术委员会F37已经制订并发布的这六种不同型号航空器的协调一致标准是该联盟的杰作。这些结构简单、能耗较低的轻型运动航空器再也无需遵循20世纪50年代起采用的需要巨额支出的政府标准。
      这些航空器种类包括：航空动力伞、重量转换控制飞行器、飞机、滑翔机、旋翼机和轻航空器。协商一致标准完整地涉及航空器的各个方面：重要功能的设计和性能、质量控制、持续适航、所需信息、产品验收试验和维修手册。目前有29项标准处于技术委员会F37的管辖之下。

管理共识
标准制定伊始，就有许多人认为，在该领域协商一致标准是行不通的。有关工程诸多方面的各种不同意见和强硬态度使这种想法看似正确。然而，目前标准制定已经完成，并且目前运行良好，超出所有人的想象。F37标准确实是一个令人激动的产物，特别是证明了，在这样一个多元化的社会中，ASTM标准制定程序使各方达成共识和协调一致成为可能。
F37标准的框架为每个重要领域都制定了标准。各类型航空器标准都应与其类航空器独一无二的品质要求达到完美的统一。例如，航空动力伞符合下列标准：
F 2244《航空动力伞的设计和性能要求规范》—— 该规范包括航空动力伞的设计和性能要求，包括该航空器的结构设计，结构荷载和重量轻、飞行缓慢等特性的飞行要求。特定设计的要求包括减轻负荷、降落测试标准和在较慢的飞行速度和较轻的重量条件下的简化飞行试验。
F 2240《航空动力伞的生产质量保证措施规范》—— 该规范涉及航空动力伞质量保证措施的最低要求，提供其跟踪、检查和控制过程的相应标准。这些要求以低能量航空器的飞行试验和材料审查新方法的应用为例证。
F 2241《航空动力伞的持续适航系统的规范》—— 该规范涉及航空动力伞持续适航的相关要求和资格。持续适航是制造商实地监控运行、评估问题并采取正确措施，包括实地通知使用者的过程。类似于美国航空管理局14 CFR中的第21部分。
F 2242《航空动力伞的生产验收测试系统的规范》—— 该规范涉及航空动力伞生产验收测试的相关要求。地面和飞行测试规定最短时间和最低性能标准。性能测试要评估每架飞机的起飞、攀升、驾驶和降落事宜。
F 2243《航空动力伞必须提供的产品信息的规范》—— 该规范涉及航空动力伞必须提供产品信息的最低要求。包括航空动力伞的飞行员操作手册、数据显示牌、维修手册和标识要求。
F 2426《航空动力伞的翼接口文档指南》—— 这项指南涉及航空动力伞制造商和组装运输商之间所需接口信息的要求。该接口定义可以承担具体结构和飞行要求的相关职责。该文件规定了机翼制造商必须满足的要求。
F 2483《轻型运动航空器的维护和制定维护手册通则》—— 该通则提供达到不同标准LSA（轻型运动航空器）维修资质的指南，提供了航空器及其零部件维修手册的内容和结构。

表1 FAA采用的标准

所采用的ASTM协调一致标准
标准内容¹	飞机	滑翔机	旋翼机²	轻质飞行器	动力伞	重量控制
设计和性能	F2245-06	F2564-06	F2352-05	F2355-05a	F2244-05	F2317/F2317M-05
设备要求	F2245-06	F2564-06	F2352-05	F2427-05a	F2243-05	F2457-05
质量保证	F2279-06	F2279-06	F2449-05	F2353-05	F2240-05	F2448-04
产品验收试验	F2279-06	F2279-06	F2449-05	F2356-05a	F2242-05	F2447-05
航空器操作指南	F2245-06	F2564-06	F2352-05	F2427-05a	F2243-05	F2457-05
维修检验规程	F2483-05	F2483-05	F2483-05	F2483-05	F2483-05	F2483-05
主件维修和更换认证及记录	F2483-05	F2483-05	F2483-05	F2483-05	F2483-05	F2483-05
适航性	F2295-06	F2295-06	F2415-06	F2354-05b	F2241-05a	F2425-05a
厂商配装说明	F2563-06	F2563-06	F2563-06	F2563-06	F2563-06	F2563-06
机翼接口文件	N/A	N/A	N/A	N/A	F2426-05a	N/A

¹ 标准序号由法规规定。
² 旋翼机不宜进行特殊轻型运动适航性认证。
采用的其他标准：
F2316-06：轻型运动航空器机架降落伞规范（可选装置）
F2339-06：轻型运动航空器往复式火花点火引擎设计和生产通则（航空器设计标准有要求时）

资料来源：公共数据, www.faa.gov

注：实线表示正常过程，虚线表示可选择的通路
前进后退申诉

图1——分技术委员会标准制定程序

有利于生产商
      利用美国ASTM 技术委员会F37的标准，制造商可以完成飞机的设计和评估，并审查所遵循的文件，最终出售成品飞机。这些飞机可被用于出租、教学或娱乐。通过指定的适航代表来检验航空器和审查文件，制造商可以最终完成生产周期。这些检验人员要了解航空器的类型并熟悉验收要求。指定适航代表由联邦航空局进行培训、监督和管理。
      制造商采用适当的标准对航空器进行测试、跟踪和评估，可以减少成本。因为完成协调一致标准化过程达成共识的费用只有大约1万美元至2万美元，而每个航空器的成本大约是1,000美元，对比美国联邦航空局以前用来评估类似航空器的14CFR第21部分所要求的认证费用 — 2,000万美元来说，省了不少费用。所以，ASTM的LSA的协调一致标准是非常有价值的。
      因制造商采用了新标准，目前新的LSA模型不断涌现，其价格具有竞争力。目前在市场上，符合ASTM标准、可携带2人的航空动力伞售价低至1.8万美元。一些飞机的销售价格低于4.2万美元
      相比之下，即使LSA飞机的平均价格达到13万美元，跟传统的普通航空飞机相比，这些高价飞机也不过是廉价品。14CFR 21部分认证的低端航空飞机零售价格要高于24万美元。没有ASTM国际标准组织的协调一致标准制定程序， LSA的价格就不可能这么低。
      大批量模型的生产归功于这些轻型航空器的高性价比和合理应用。随着航空业的良性发展，投入极低成本和极短时间就有可能设计、制造、测试和生产航空器。制造这些新模型的公司能够用简单并且经济上能够承受的方式测试自己的产品并且完成与ASTM相一致的标准制定程序。现在甚至一些小制造商也可以根据这些标准成功生产一个新模型。
      这些有价值的ASTM协调一致标准的影响具有全球性。正是由于这些标准的制定，现在有超过76架的新飞机模型在飞。有18架是美国制造，其他来自世界各国，并且代表各种类型。没有ASTM技术委员会 F37及其众多成员的方法和支持，76架航空器将不存在。
      对于一个制造商来说，总的成本，包括结构测试、飞行测试和手册制定，小于1.9万美元。这个制造商评估每架飞机的成本是1,000美元。这些费用中200美元用于指定适航员的特殊飞行测试许可检查费， 300美元用于适航性检查，还有300美元用于额外的特殊跟踪和连续适航性成本。这些投资成本对于一个小制造商来说是能承担的。
      有人可能会说新型航空器的成本表示每一个机型能节省近2,000万美元，或者说可以为这一行业节省15亿美元。这个结论是不准确的。由于传统FAA认证费用很高，许多航空器很难投入生产。因为生产这种飞机的启动投入的成本效率论证就已经排除了这个产业发展的可能性。可见，ASTM标准的价值在于其造就了LSA，并且使这一行业的后续发展成为可能。
      F37标准推动了制造LSA时所需要的许多产品的认证，这样就出现了发动机（电动机和柴油机）、救生降落伞、配套元件装配指南，夜间运行和机场标准。所有这些产品和服务要在传统的FAA环境下完成不会有成本效益。F37协商一致标准制定程序有助于这些支撑性标准的制定。

促成这一转变的机构是美国管理和预算局（OMB），它通过A119函指示FAA和其他机构在制定法规时尽可能使用协商一致标准。F37这个代号的深入人心和相关标准的制定有力地证明了这个指示的正确性。

ASTM标准制定程序的价值
      LSA协会向ASTM国际标准组织求助，是一个非常重要的里程碑。ASTM国际标准组织100多年来所坚持的标准制定程序是真正的财富。技术委员会和分技术委员会首先进行纵向的标准起草工作，然后进行横向的标准投票工作，之后形成协商一致的意见，最终制定出标准。这些协商一致标准制定程序不仅ASTM已经用了好多年，而且还扩展到新技术领域，使其体系范围不断扩大。
      现在的趋势是仅凭产品来评价标准制定程序。这样就认识不到ASTM标准制定程序的重要性。没有标准制定程序就没有产品，没有好的标准制定程序，就绝对不会有好的产品。要理解ASTM标准制定程序的重要性，应在使用ASTM标准前先看看航空协会失败的事例。这里至少有3个例子说明轻型航空器协会试图共同制定设计和性能标准来规范制造商。在每个事例中他们都确实付出了努力，成立并命名了组织，成立了技术委员会并开始起草文件。然而，由于没有规范的标准制定程序或解决不同意见或处理争端的管理体系，制定所需标准的努力付之东流。
      在每个事例中都存在无法解决的问题。没有明确的争端解决方法，成员因在标准制定过程中没有发言权而不满。有些偏激的人会站出来辩论，不屈不挠地捍卫自己的观点。致使其他工作无法继续开展，成员因达不到最终目的而沮丧。因问题拖延得不到解决，参与制定标准的人纷纷离去。意见难以在组织内部交流，最终得不到采纳。最后因美好的意愿无法实现而心灰意冷。
      现在让我们看看ASTM及其标准制定程序，ASTM及其标准制定程序经受了时间的考验保存下来。意见难以在成员之间交流的时代已经成为过去。现在，ASTM标准制定程序已经成熟；已经掌握了最新的电子前沿技术。在因特网出现之前，人们对费用高昂的面对面会议的依赖性很强。现在网络会议在国内和国际上已经广泛应用。E-mail的使用促使意见在成员之间及早流通，避免了电话会议或网络会议所要求遵守的时间表的限制。及早准备使标准制定程序更加流畅。网上投票简化了投票程序，使投票可以按时完成。基于网络的投票报告更易中止辩论协调投票。
      制定标准仅仅靠技术是不够的。ASTM国际标准组织的工作人员支持技术委员会工作，并确保意见能让成员们知道并做出评价。为了保证意见的流通和投票，建立了标准制定参与制。ASTM标准制定程序确保每个人有权发表自己的意见和想法，并且相信他们提出的问题能得到处理。每个人都有充分的机会参与标准制定。

图2——自技术委员会F37成立以来发布的标准

      否决票处理程序由ASTM工作人员严格管理，他们不会对这些极少数不同意见置之不理，而是提供平台进行公正的评价。个人不能改变标准，但是他或她提出的问题肯定会被审核。问题一旦提交，技术委员会就会解决，或者接受建议或者判定其不具说服力。提交意见的人会知道他的意见得到倾听。技术委员会不会在某个问题上拖延。用这种方式，反对意见得到回应，并且在这种程序中给予讨论和解决。
      图1详细描述了标准制定的整个过程，标准制定过程始于图左上方，工作组制定标准或提交投票。工作组着手标准起草和投票工作。这期间可提出各种意见并进行讨论。不是所有问题都可以由工作组彻底解决。通过工作组投票，各种建议将得到验证。
      工作组层面的投票允许个人提出反对意见，终止文件流程直至意见得到处理。在工作组主席的指导下，提出反对意见的理论依据可以提交到工作组。如果该意见有说服力，那么文件就要由工作组重新修改并重新投票。假如意见不具说服力，文件将被传至分技术委员会层面进行投票。
      在分技术委员会层面，文件将由整个分技术委员会和协会复审和投票。这个层面的反对意见将再一次中止文件的流程。假如投反对票者收回反对意见，文件将进入出版阶段。假如反对意见没收回，分技术委员会将采取以下三种措施之一：“程序中止”、“意见不相关”程序继续或“意见不具说服力”程序继续。
      采取“程序中止”措施时文件须返回到工作组进行修改。而在做出“意见无关紧要”程序继续和“意见不具说服力”的决定时，问题将提交至ASTM国际标准组织标准委员会（COS）复审。假如COS在复审中支持反对意见，文件将再一次回到工作组重新修改。COS负责复审和批准所有技术委员会关于标准制定的建议。COS核验是否符合协会规章及其应有流程准则。技术委员会负责解决与标准有关的权限纠纷。如果COS没有发现有碍程序继续进行的意见，标准将会批准发布。
      还可以向另外两个层面提交反对意见，即提交给COS或董事会。如果分技术委员会仍维持原决议，这些文件就会转化为标准。
      这个程序保护了那些对标准提出合理化建议的人。必要的时候，人们可以通过九种途径来发表意见，确保合理化建议得到采纳。这九种途径包括文件起草、工作组投票、分技术委员会活动、分技术委员会投票、分技术委员会活动、确认函投票、COS复审、COS申诉，最后向董事会申诉。
      这个标准制定程序确保技术委员会能够通过采用处理反对意见的明确方法开展工作，同时使得每个人都有机会陈述个人的观点和看法。分技术委员会要使工作顺利进行必须考虑这些意见，一旦这些问题得到正确处理，技术委员会的工作就可继续进行。

缩短时间表
      这种标准制定程序非常适用于轻型运动航空器。例如，ASTM动力伞标准用短短的9个月就可以完成。与FAA哪怕任何细小的改动都可能需要两年时间相比，这一成功是惊人的。从2003年起，技术委员会F37已经为6种航空器制定了29项标准，并对这些标准进行维护和修订以适应时代发展。图2表明制定一套标准的迅捷程度。动力伞标准是ASTM技术委员会 F37发布的第一套标准。
      便捷是这种标准制定程序的优点之一。遇到重要问题，技术委员会F37可以在60天内完成必要的修订。动力伞标准的例子说明，如果有需要，标准的制定可以很快。ASTM标准制定程序和管理使得标准的制定非常高效。
      迄今为止，FAA已经采纳的技术委员会F37制定的标准见表1。这些标准已经应用于全球来生产新的令人振奋的轻型运动航空器。ASTM标准制定程序使航空业的发展前景更加广阔。如果不能形成最终产品，标准制定程序将毫无意义。对于LSA来讲，ASTM标准制定程序的价值却超越了这些产品的价值，因为ASTM标准制定程序使其成为可能。
      产品、方法和程序之上还有梦想。比如对于飞行本身的梦想，制造航空器一直以来是许多人的梦想。ASTM国际标准组织的协商一致标准使轻型运动航空器成为可能，实现了许多人的梦想。这个价值仅仅拿美元是难以衡量的。
James Stephenson 是密歇根州马绍尔市航空运动组织的主席和首席执行官。他拥有航天飞机设计和认证的经验，在密歇根州立大学取得理学士学位，在加利福尼亚州立大学取得硕士学位。Fullerton一直致力于轻型慢速航空器领域，他设计过两种轻型航空器，并在制造过程中进行了大量的改进。现在，Stephenson通过帮助制造商证明其产品符合ASTM标准来支持轻型运动航空器产业，现任技术分技术委员会F37.30《动力伞》和F37.60《轻型飞行》主席。

Deborah Stephenson 是密歇根州马绍尔市航空运动飞行器组织的行政主管。作为一个注册护士，她还是国家轻型航空器杂志的主编。她同时也是斯蒂芬森航空器可靠性工程组织的主席和首席执行官。担任分技术委员会F37.30《动力伞》秘书工作。

( 张有光译)